机器人鸟在水下游泳然后飞走
福克斯新闻独家报道了无人机舰艇的军事行动。福克斯新闻记者布鲁克·泰勒与Saronic首席执行官迪诺·马夫鲁卡斯会面,揭示现代战争的未来,并独家介绍自主无人机舰艇。这些创新的舰艇能够进行军事救援,而不会将军人置于危险之中,标志着一个重要的里程碑。马夫鲁卡斯强调,能够建造数千艘这些成本效益高、使命准备复杂的新型舰艇,包括新款52英尺的Mirage。 你可以现在收听福克斯新闻文章!观看一只潜水鸟消失在水面下,感觉几乎不真实。它在空中翱翔的那一刻,几秒钟后便在水中游泳,随后又回到空中。大约100种鸟类可以在这两种环境之间移动。工程师们发现这种自然能力在小规模上很难复现。现在,麻省理工学院和瑞士洛桑联邦理工学院的研究人员制造了一只能够完成整个旅程的机器人鸟。这只重8.8盎司的机器人鸟可以飞行、潜入水中并在水下游泳。然后它使用同一套扇动的翅膀重新飞入空中。 根据研究小组的说法,这是第一个通过仅靠扇动翅膀完成空气-水-空气循环的鸟类规模的机器人。这项研究发表在期刊《科学》上。 这台300美元的机器人标志着第一个鸟类规模的机器成功完成了这个全循环。 大多数两栖机器人使用独立的空气和水系统。这只机械鸟采取了更简单的方法。它依靠扇动翅膀而不是螺旋桨。它在没有腿部或复杂的翅膀折叠机制的情况下完成水上起飞。这种设计带来了一个重大工程问题。水的密度约为空气的800倍,因此一旦进入水中,翅膀面临着更大的阻力。为了应对这种剧烈变化,机器人调整了它的拍打速度。随着周围压力的增加,灵活的翅膀还会改变形状。灵活的翅膀帮助机器人在水中移动。在空中,机器人每秒可以扇动翅膀多达11次。在水下,它的拍打率范围从每秒0.1到6次。同时,水压可以使翅膀弯曲多达90%。这种灵活性缩短了每次拍打的有效范围,并减少了电机的负担。对于飞行来说,一旦机器人返回空中,这些翅膀会变得更加有效。研究人员还使机器保持中性浮力。因此,无论是在水下,它都不会自主上升或下沉。这种平衡有助于节省电池电力,因为机器人在水下耗费更少的能量来抵抗浮力。 机器人鸟的水上起飞为什么重要?最难的部分开始于机器人试图离开水面。它在不到一秒的时间内完成这一过渡,使用八到十次拍打。然而,这一机动需要小心组合翅膀的灵活性、尾部位置和发射角度。研究人员发现,中等灵活性的翅膀效果最好。刚性的翅膀在水下难以适应,而过度的灵活性则会减小起飞所需的力量。尾巴也需要保持短小并靠近身体。否则,它可能会在水中拖拽并将机器人拉回下沉。接近70度的退出角度产生了最强的效果。较平坦的接近方式会造成过多的尾部阻力。几乎垂直的发射可能会使机器人向后倾入水中。 科学家们设想未来版本的机器人鸟将监测水道、收集样本和观察海洋生物。 这台机器还为科学家们提供了一种新的方式来研究真实的潜水鸟。追踪一只活鸟在水下的运动可能很困难。有了机器人,研究人员可以调整一个特征,并测量这种变化对性能的影响。例如,许多潜水鸟在游泳时会缩短翅膀的展幅。研究人员通常将这种行为与较低的能量使用联系在一起。机器人的结果表明,较短的水下拍打可能反而有助于鸟类提高速度。研究小组计划在进一步的研究中深入探讨这一现象。
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